[发明专利]温度补偿杆式谐振器

说明书

本发明涉及一种温度补偿杆式谐振器、一种包括这样一种杆式谐振器的滤波器、及一种用在这样一种杆式谐振器中的双金属板。更具体地说，本发明涉及这样一种杆式谐振器，它包括：

-一个壳体，带有导电壁，包括侧壁、一个底壁及一个顶壁，

-至少一个导电谐振器杆，从所述底壁向所述顶壁延伸，所述杆的一个上端部分布置在离开所述顶壁的预定距离处，从而定义一个谐振频率，

-一块温度补偿板，相邻所述顶壁布置，并且适于响应温度变化改变其几何轮廓，及

-耦合装置，用来向和从谐振器传输电磁能量。

这样一种杆式谐振器特别适于作为在无线电器件中的滤波器的结构零件。

有多种不同种类的谐振器和滤波器，例如空腔谐振器、带有一根中心杆的同轴谐振器(例如以上叙述种类的)、及介电滤波器。在所有这些种类的谐振器中，已经进行偿试以补偿由温度变化引起的尺寸变化，以便保持谐振频率基本上恒定。

一种传统方法是在谐振器的各部分中把具有不同热膨胀系数的各种材料相结合。另一种方法是利用双金属元件实现希望的温度补偿。

在US-A-3,414,847(Johnson)中公开的空腔谐振器中，限定箱形空腔的壁之一、或这样一个壁的至少一部分，由作为整体相对于空腔的其他壁可运动的一个双金属盘形成，主要使谐振器能够调谐。盘安装在一个轴向可运动塞或轴上，由此能把谐振器调谐到希望谐振频率。当温度变化时，双金属盘将改变其几何形状，并且该结构的目标在于通过盘形状的这样一种变化补偿温度产生的尺寸变化。然而，由于谐振频率取决于空腔的总高度或长度，并且在盘与空腔相对壁之间的距离较大，所以补偿效应随在调谐谐振器时得到的盘的具体位置而变。因此，难以实现准确的温度补偿。然而，该种类的空腔谐振器的整体尺寸较大，至少在约1-2GHz的频率范围内。

一个类似的器件在SU-836-711(Savshinskii)中描述，其中补偿元件是一个弹性的、钟形板，该板边缘固定在一个具有与该板不同的热膨胀系数的金属保持架中。是温度依赖的板的弯曲将确定空腔的有效长度。然而，出现与在先有技术以前例子中的相同的困难。

类似地，US 3,740,677(Motorola)公开一种空腔谐振器，其中在一根轴上的一个柱塞可借助于安装在轴上的两个双金属垫片移动。垫片的相应周缘边缘固定到柱塞的相对侧上，由此当垫片响应温度变化改变其形状时，柱塞作为整体移动。

另外，一种带有一个温度补偿双金属板的介电谐振器公开在JP-3-22602中。这里，板对于基本上具有与板相同的直径的介电谐振器体的相对关系安装在一个调谐螺钉上。当然，在这样一种介电谐振器中，电磁能量的主要部分约束在介电或陶瓷体内。因此，板几何轮廓变化的影响是临界的。况且，对于较大调谐范围，实际不可能实现希望的温度补偿以便把谐振频率保持在一个基本上恒定的值。

带有一块温度补偿板的先有技术谐振器的另一个例子是公开在US-A-5,304,968(LK-Products OY)中的同轴谐振器，该谐振器具有在以上第一段中定义的种类。板的中心部分与谐振器的顶壁隔开一个距离，并且板带有附着到顶壁上的两个相对边缘部分。对于顶壁和板，热膨胀系数是不同的。因此，当温度变化时板将改变其轮廓，由此在顶壁与谐振器杆自由端之间的电容将变化。然而，因为杆自由端的小面积，难以实现严格定义的电容和精确的温度补偿。

相对于这种背景，本发明的一个主要目的在于，实现一种在第一段中定义的种类的谐振器的改进温度补偿，以便不管温度的不可避免变化而把谐振频率保持在一个基本恒定的值。

另一个目的在于能够实现温度稳定较差的材料的使用和选择适当的材料，而不需要具有不同热膨胀系数的混合材料。

又一个目的在于允许独立于温度补偿需要的措施的谐振频率调谐。

本发明的再一个目的在于提供一种具有小尺寸并且较容易制造的谐振器。

对于根据本发明的一种谐振器实现这些目的，该谐振器具有如下特征：

温度补偿板是一块具有比谐振器杆大的直径的双金属板。双金属板的中央部分固定到谐振器杆的上端，由此与相邻项壁联接的双金属板定义一个电容，该电容对于谐振频率具有支配影响，同时与不带有这样一种板的杆相比提供杆几何长度的减小。况且，允许双金属板的周缘部分响应温度变化而自由地弯曲，由此改变在双金属板与顶壁之间的电容，以便抵消壳体和谐振器杆的温度诱导尺寸变化。